仪表基础知识讲座第四章.ppt

第四讲 流体输送设备的控制,第四章 流体输送设备的控制,用于输送流体和提高流体压头的机械设备，通称为流体输送设备。 输送液体、提高压力的机械称为泵； 输送气体并提高压力的机械称为风机和压缩机。 流量控制系统的主要扰动是压力和阻力的变化,流体输送设备控制系统具有如下几个特点 控制通道的对象时间常数小，需要考虑控制阀和测量元件的惯性滞后； 测量信号伴有高频噪声。 静态非线性。 流量控制系统的测量仪表精确度要求不高，而要保持变差小、性能稳定。,一、泵的控制,（一）离心泵的控制,泵的压头H和流量Q及转速n间的关系， 称为泵的特性。可用公式表示为： H=kln2-k2Q2 当离心泵装在管路系统时，实际的排出量与压头需要与管路特性结合起来考虑 当系统达到平稳状态时，工作点c的流量可以通过以下方案来控制,离心泵的特性曲线,aa一相应于最高效率的工作点轨迹，nln2n3n4,管路特性,改变控制阀开启度，直接节流,(a)流量特性,(b)控制方案,改变泵的转速以控制流量,采用旁路以控制流量,（二）容积式泵的控制,容积式泵有两类：一类是往复泵，包括活塞式、柱塞式等；另一类是直接位移旋转式，包括椭圆齿轮泵、螺杆式等。 泵的排出量与管路系统无关。往复泵只取决于单位时间内的往复次数及冲程的大小，而旋转泵仅取决于转速。它们的流量特性大体如图所示。,往复泵的特性曲线,往复泵的控制方案有以下几种： 改变原动机的转速。 改变往复泵的冲程。 通过旁路控制。 利用旁路阀控制，稳定压力，再 利用节流阀来控制流量(如图所示),往复泵出口压力和流量控制,二、压缩机的控制,压缩机是指输送压力较高的气体机械，一般产生高于300 kPa的压力。 压缩机分为往复式压缩机和离心式压缩机两大类。 往复式压缩机适用于流量小，压缩比高的场合，其常用控制方案有：汽缸余隙控制；顶开阀控制(吸人管线上的控制)；旁路回流量控制；转速控制等。,氮压缩机汽缸余隙及旁路阔控制流程图,一台大型离心式压缩机通常有下列控制系统： 气量控制系统(即负荷控制系统)。常用气量控制方法有：出口节流法；改变进口导向叶片的角度；改变压缩机转速的控制方法。,压缩机人口压力控制。入口压力控制方法有：采用吸人管压力控制转速来稳定人口压力；缓冲罐压力可以采用旁路控制；采用入口压力与出口流量的选择控制。 防喘振控制系统。当负荷降低到一定程度时，气体的排送会出现强烈的震荡，因而机身亦剧烈振动，这种现象称为喘振。 压缩机各段吸入温度以及分离器的液位控制。 压缩机密封油、润滑油、调速油的控制系统。 压缩机振动和轴位移检测、报警、联锁。,三、防喘振控制系统,为了使进入压缩机的气体流量保持在QP以上，在生产负荷下降时，须将部分出口气从出口旁路返回到人口或将部分出口气放空，保证系统工作在稳定区。 目前工业生产上采用两种不同的防喘振控制方案：固定极限流量(或称最小流量)法与变极限流量法。,离心式压缩机的特性曲线,（一）固定极限流量防喘振控制,这种防喘振控制方案是使压缩机的流量始终保持大于某一固定值即正常可以达到最高速下的临界流量QP从而避免进人喘振区运行。 固定极限防喘振控制系统应与一般控制中采用的旁路控制法主要差别在于测点位置不一样，防喘振控制回路测量的是进压缩机流量，而一般流量控制回路测量的是管网送来或是通往管网的流量。,固定极限流量防喘振控制系统图,（二）可变极限流量防喘振控制,为了减少压缩机的能量消耗，在压缩机负荷有可能经常波动的场合，采用可变极限流量喘振控制方案。 假如在压缩机吸人口测量流量，只要满足下式即可防止喘振产生,可变极限流量防喘振控制系统图,按上式可构成如图所示防喘振控制系统，这是可变极限流量防喘振控制系统。 该方案取Pld作为测量值，而为设定值，